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LICEO BICENTENARIO TERESA PRATS
DPTO. FÍSICA – SEGUNDO MEDIO
GUÍA DE APOYO N° 5
FUERZA DE ROCE
Si un coche que circula por una carretera horizontal se deja en “punto
muerto” (el motor, en este caso, no ejerce fuerza alguna sobre él) debiera
seguir con movimiento rectilíneo y uniforme; sin embargo la experiencia
demuestra que termina parándose. ¿Por qué? Pues obviamente porque
existe siempre una fuerza que se opone al movimiento. Es la llamada fuerza
de roce
Fuerza de rozamiento es toda fuerza opuesta al movimiento, la cual se
manifiesta en la superficie de contacto de dos cuerpos siempre que uno de
ellos se mueva o tienda a moverse sobre otro.
La causa de la existencia de esta fuerza es la siguiente: las superficies de los
cuerpos, incluso las de los aparentemente lisos, no son lisas; presentan una
serie de asperezas que, al apoyar un cuerpo sobre otro, encajan entre sí, lo
que obliga a la aplicación de una fuerza adicional a la del movimiento para
conseguir vencer el anclaje. Por lo tanto, la fuerza neta que hará que un
objeto se mueva será:
Fneta = Faplicada+Frozamiento
Coeficiente de rozamiento:
El rozamiento es independiente de la velocidad y del valor de la superficie de
los cuerpos en contacto. Esta fuerza depende de la naturaleza de los cuerpos
en contacto y del grado de pulimento de sus superficies. Es proporcional a la
fuerza que actúa sobre el móvil perpendicularmente al plano de movimiento.
A ésta última se la denomina fuerza normal (N)
Por lo tanto matemáticamente escribimos: Fr= µ · N, donde µ es un
coeficiente característico de las superficies en contacto, denominado
coeficiente de rozamiento.
Coeficiente de rozamiento de un cuerpo sobre otro es la relación que existe
entre la fuerza de rozamiento y la que actúa sobre el móvil
perpendicularmente a su plano de deslizamiento.
Rozamiento estático y dinámico:
Como todos sabemos, es más difícil (hay que hacer más fuerza) iniciar el
movimiento de un cuerpo sobre otro que para mantenerlo una vez ya
conseguido. Esto nos indica que hemos de distinguir dos coeficientes de
rozamiento distintos:
-rozamiento estático, que dificulta la tendencia del cuerpo hacia el
movimiento.
-rozamiento dinámico, que da origen a la fuerza que se opone al movimiento
del cuerpo cuando éste ya se mueve.
En general, el coeficiente de rozamiento estático es ligeramente superior al
dinámico.
Materiales de contacto
Coeficiente estático
Coeficiente cinético
Goma con concreto
0,9
0,7
Madera con nieve
0,08
0,06
Acero con acero
0,75
0,57
Madera con madera
0,7
0,4
Vidrio sobre vidrio
0,9
0,4
La expresión F = µ · N indica, en realidad, el valor mínimo de la fuerza que hay
que ejercer para lograr el movimiento del cuerpo y, por tanto, el máximo
valor de la fuerza de rozamiento. Si el valor de la fuerza aplicada es menor
que este máximo el cuerpo no se moverá y el valor del rozamiento se
igualará a ella, anulándola. Es decir, si cuando empujamos un objeto para
arrastrarlo (por ejemplo) ejercemos fuerza y vemos que no se mueve,
incrementamos nuestra fuerza y sigue sin moverse, es porque el objeto
realiza contra nosotros la misma fuerza y el sistema se anula. Cuando nuestra
fuerza supere µ·N (donde µ depende de la naturaleza de las superficies y N =
mg = peso para superficies planas el cuerpo se mueve.
ACTIVIDAD
1. ¿Por qué una pelota que se desliza por una cancha de pasto finalmente
se detiene?
2. Si un cuerpo de vidrio cuya, masa es de 200 g se mueve con una
rapidez constante sobre una superficie de vidrio.
a) Determina el peso del cuerpo.
b) Determina la fuerza de roce que actúa sobre el cuerpo.
3. Un cuerpo de madera cuyo peso es de 20N se mueve con rapidez
constante sobre una superficie de madera. Determine:
a) la fuerza de roce que actúa sobre el cuerpo.
b) la fuerza que se debe aplicar para que se mueve con rapidez
constante.
4. Un cuerpo cuya masa es de 3 kg tiene una aceleración de 2 m /s2
a) Calcula el valor de la fuerza neta que actúa sobre él.
b) Sabiendo que el cuerpo es arrastrado por una fuerza de 15 N
sobre una superficie horizontal, Calcula el valor de la fuerza de
roce que actúa sobre él.
c) Determina el coeficiente de roce cinético que actuó en este
caso.